沿海高速公路路面全寿命周期评估

乔丽霞

（河北交投沿海高速公路有限公司，河北 秦皇岛 066000）

1 引言

随着国民经济水平的增长和人民群众物质生活水平的不断提高，司乘对高速公路的要求已不仅限于提供一条通行的道路，而是希望在旅途中享受到更多的隐性服务，比如，行车舒适性更高、路面行驶稳定性更好、路域环境更加怡人等。因此，作为高速公路的管理者，应该更加科学地研判道路使用性能，重视道路的养护质量与养护水平，制订更加科学的道路养护建议计划。做到未雨绸缪，才能有备无患。

沿海高速公路于2005 年5 月开工建设，于2007 年12月建成通车，全长174 km，为全封闭、全立交双向4 车道高速公路；起点与京秦、承秦高速互通相连，终点与天津滨海高速相连。沿海高速连接了秦皇岛、唐山、曹妃甸、天津港，对临海产业带的形成具有重要意义。

2 公路技术状况评价标准

根据JTG 5210—2018《公路技术状况评价标准》的规定，高速公路沥青路面使用性能评价指标是反映道路的损坏程度、平整度、车辙情况、抗滑性能及结构强度的综合指标[1]。

高速公路多采用沥青路面，而沥青路面的衰变规律是，随着使用年限或累计标准轴次的增加，路面的使用性能指数单调减小，且前期衰变速率较低，后期衰变速率较高。若不采取养护措施进行干预，使用性能衰变速率将迅速提高；若衰减到可接受的最低水平时进行养护措施干预，则可使道路恢复至较理想的技术状况水平。

根据JTG 5210—2018《公路技术状况评价标准》的规定，高速公路路面技术状况指数（PQI）的计算公式为：

式中，PCI 为路面损坏状况指数；RQI 为路面行驶质量指数；RDI 为路面车辙深度指数；PBI 为路面跳车指数；SRI 为路面抗滑性能指数。

通过高速公路PQI 的计算公式可以看出，PCI 和RQI 最能影响PCI 的结果，所以，及时修复路面破损，保证路面平整度处于较高水平是所有养护工作重点中的重点。

3 路面主要病害及成因分析

3.1 2018 年路面技术状况

根据2018 年路面定期检测报告，沿海高速PQI 全部表现为“优、良”。检测路段内各分项路面技术状况指数绝大部分表现为“优、良”，只是个别路段路面损坏技术状况指标相对偏低。具体指数情况如下。

1）PCI：绝大部分为“优、良”，个别路段为“中、次”，路面损坏状况稍差路段病害主要表现为纵、横向裂缝，裂缝修补以及裂缝修补后开裂，局部龟裂等病害。

2）RQI：评价等级为“优、良”。

3）RDI：绝大部分表现为“优、良”，个别路段为“中”。

4）SRI：“优、良”和“中、次”占比相当，说明部分路段抗滑性能不理想。

5）路面结构强度指数（PSSI）：双向共计抽测64 km 路段，均满足使用要求。

通过2018 年路面检测数据可以看出，沿海高速路面技术状况并不理想，不能保证全部指数处于“优”的状态，甚至个别指数出现了“中、次”的情况，这对于行车安全来说是极大的隐患。但道路结构强度仍能满足要求，说明病害仅限于道路表面，未破坏深层结构。

3.2 道路养护历史情况

截至2016 年，沿海高速公路分3 年期（次）完成了主线全部路面的罩面专项养护，分别为2012 年、2014 年、2015 年，为避免路面病害的持续发展，防止路面使用性能的过快衰减，保证高速公路的正常运营，专项养护先对各路段的病害进行处治，再进行罩面施工，并对不同类型的病害，采取针对性的处治方式。3 次专项养护加铺罩面均采用SBS 改性沥青防水层+4 cm AC-13 SBS 改性沥青混凝土。

3.3 2012 年罩面路段病害分析

2012 年罩面路段为K5～K25 双向。路面病害主要表现如下：

1）纵横裂缝、网裂、纵向施工缝裂缝，封缝后重复修补；

2）K22～K23 处车辙较大，最大车辙深度达16.2 mm；

3）路面状况指数PCI 小于90 的路段达到22 km，占罩面总长度的55%；

4）K13～K14、K19～K23 路段抗滑性能较差。

为防止因裂缝造成底层结构的进一步破坏，养护单位每年均需进行重复性的灌缝养护施工，可见日常养护已不能很好地维持道路的技术状况水平。

对于2012 年罩面路段的养护，除2012 年对双向路段进行4 cm AC-13 改性沥青混凝土罩面处治外，为迎接2015 年“国检”，又对该路段病害较严重的8 km 路段的行车道进行了4 cm 厚的挖补养护施工；2019 年对17 km 路段的行车道进行了整段挖补养护施工。截至2019 年7 月，行车道63%的路面均进行了挖补作业，但超车道未进行过挖补处理。

3.4 2014 年罩面路段病害分析

2014 年主要处治路段K0~K5 双向、K25~K124 天津方向等共计109 km。路面病害主要表现如下：

1）K47～K78、K98～K122 行车道天津方向存在纵、横裂缝、网裂及坑槽病害，且病害较为严重；

2）K43～K57 天津方向车辙最大达到18.4 mm，K62～K65 秦皇岛方向车辙最大达到10.7 mm；

3）K50～K64、K144～K148 天津方向等路段抗滑性能指标评价为“中、差”。

从2018 年定期检测数据看，2014 年罩面路段有46 km 路面破损指数小于80，占总罩面路段的42.2%；有17 km 路面抗滑性指标小于80，占总罩面路段的15.6%。病害主要为路面裂缝、封缝后再次开裂、坑槽，部分路段出现压实性车辙，罩面路段抗滑性下降明显，只有少数路段评价指标为“优”。

对于2014 年罩面路段的养护，除2014 年对原路面病害进行治理后加铺4 cm SAC-13C 型SBS 改性沥青混凝土罩面层外，截至2019 年7 月，只进行了日常养护施工，未再进行专项养护。

3.5 2015 年罩面路段病害分析

2015 年主要处治路段K25～K124 秦皇岛方向、K124～K160 双向等共计171 km。路面病害主要表现如下：

1）K98～K102 下行路段行车道存在连续的车辙，部分路面标线已严重变形；

2）K122～K138 下行路段抗滑性能稍差；

3）上行K136～K139、K157～K160+585，下行K34～K39、K71～K79、K145～K156 等路段破损较严重，主要表现为纵、横裂缝，以及裂缝修补后二次开裂。

从2018 年定期检测数据看，2015 年罩面路段平整度较好，抗滑性满足使用要求，相对2012 年、2014 年罩面路段，病害较少、较轻。

3.6 病害分析

通过对沿海高速病害进行分析可知，横向裂缝，主要是温度裂缝和半刚性基层反射裂缝；纵向裂缝，主要是疲劳裂缝，部分路段为软基变形；坑槽，主要是挖补产生二次病害致使表层脱落，加剧中面层产生裂缝、形成网状裂缝沉陷，从而形成坑槽；轻微网裂主要是沥青路面上面层发生疲劳破坏引起，局部严重网裂主要是软基变形引起。

4 编制养护计划

从2018 年沿海高速的车辆占比情况分析，特大型车（5型）占比约50.23%，且中型车、重型车与大型车比重相对较大，小型车所占比重仅为10.27%。从车辆占比情况分析，对路面造成损坏的主要是重载货车，且重载货车和矿石及集装箱运输量比例非常大。加之沿海高速所处环境炎热多雨，日照较强，进一步促进了沥青路面的老化。这将对高速公路路面造成严重损坏，从而对养护工作提出了更高的要求，需对路面病害等及时进行养护管理。

4.1 2019 年养护计划

根据2018 年路面定期检测数据，K5~K25 路段，PCI 小于90 的路段占到50%；RQI 均在93.9 以上；RDI 小于90 的路段占到95%；SRI 小于80 的路段占到35%，小于90 的路段占到65%；PQI 小于90 的路段占到40%。

结合现场勘测，秦皇岛方向行车道车辙较严重，天津方向坑槽较多，且裂缝较集中，特别是在抚宁服务区附近。考虑到此路段距上次罩面时间为2012 年，已有7 年时间，加之此路段坑槽、裂缝、车辙较多，路面抗滑性指数均小于90。综合以上因素，2019 年养护专项计划对K5~K25 路段16.93 km 的行车道进行路面病害治理，铣刨出现严重横向裂缝、纵向裂缝、车辙等病害严重的罩面层，局部挖补至上面层或下面层。罩面层铣刨后，采用AC-13C 改性沥青混凝土回填，其他各层采用AC-20C 改性沥青混凝土回填。

4.2 2020 年养护计划

按交通运输部对全国干线公路的养护管理情况5 年检查一次的安排，2020 年为“国检年”。为更好发迎接2020 年“国检”，需统筹安排养护资金，提高沿海高速的路面使用性能。

根据2018 年路面定期检测数据，有10 km 的道路PQI 低于80，有近84%的路面低于90。根据2018 年路面定期检测数据的进一步分析可以看出PCI 有19 km 小于70，42 km 在70~80，说明有近61 km 的路段破损较严重，亟待进一步的处治；RQI 保持在90 以上有95.63%，说明道路平整度较好；目前绝大部分路段车辙深度小于15 mm，未发现结构性的破坏；SRI 有27 km 小于80，近27.5%小于90。为更好地迎接2020年的国检，尽量多地解决路面病害，提高沿海高速的路面使用性能，应在资金充足的情况下，安排2020 年养护计划，处理K5~K25 未处治路段及病害较严重且集中的路段进行路面挖补专项养护。

4.3 2021—2022 年养护计划

2021—2022 年养护建议计划应考虑2014 年、2015 年罩面路段的使用年限已达到6~7 年，加之沿海高速中型车、重型车与大型车比重相对较大，路面使用性能衰减速率将会更快，需尽快进行进一步的预防性养护。结合近年的路面定期检测数据，考虑2014 年、2015 年罩面路段情况，安排相应养护建议计划，确保道路技术状况处于较高水平。

5 养护管理现状

5.1 2022 年路面状况

2022 年沿海高速检测结果为，公路技术状况指数MQI 为93.05，其中路基技术状况指数整体评价为“优”；路面技术状况指数整体评价为“优”，优良路率为100%；路面行驶质量指数整体评价为“优”，优良路率为100%。从此可以说明，全寿命养护的方法达到了预期效果。

5.2 下一步养护计划

在道路养护过程中，要不断地寻求适用于管辖道路的养护管理策略，寻求最佳的路面结构形式，这都离不开路面全寿命周期的评估，离不开历年养护数据的统计分析。通过科学的、先进的管理分析方法，结合力学分析、性能分析，以及经验判断，可以制订出更加经济、高效的养护管理方案。

根据现阶段沿海高速的交通状况、养护资金投入、路面质量情况等，结合路面全寿命周期分析，2023 年应对秦皇岛方向K6~K52、K97~K105、K135~K156 部分路段共计24 km 进行路面病害治理，防止病害进一步发展。

6 结语

沿海高速自2007 年12 月份通车以来，第一轮的全线“罩面”工作已于2015 年完成，2019 年是第二轮“罩面”工作的开始。2021 年集团投资1.2 亿元对共计168 km 路段铣刨重铺橡胶改性沥青混凝土，处理了裂缝、块裂、龟裂、唧浆等病害。此次养护工作的开展，是在结合往年罩面经验的基础上，进一步分析路面定期检测数据，不断完善的结果。全寿命周期的路面使用性能评估，不但可以更好地安排路面养护计划，而且可以有效地引导和指导生产任务，提高道路的服务水平。